一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚及其使用方法与流程

本发明属于多品硅的热场坩埚技术领域，具体涉及一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚及其使用方法。

背景技术：

多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。

目前多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池，由于制备工艺的落后，生产同类产品物料和电力消耗过大，三废问题多，与国际水平相比，国内多晶硅生产，物耗能耗高出1倍以上，产品成本缺乏竞争力，由于热场坩埚的保温性能较差，导致电力消耗较多，而且在加热过程中不能均匀受热，导致物耗能耗高，从而增加了生产成本，缺乏竞争力。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚及其使用方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚，包括保温筒顶座和保温筒外壳体，所述保温筒外壳体的上方设置有保温筒顶座，所述保温筒顶座的两端设置有固定手环，所述保温筒顶座的顶端中间位置处设置有控制阀，所述控制阀的左下方设置有高温计，所述控制阀的右下方设置有测压口，所述控制阀的下方位于保温筒顶座的内部设置有联轴器，所述保温筒顶座与保温筒外壳体的固接处设置有密封圈，所述保温筒外壳体的底端中间位置处设置有引流口，所述引流口的左侧设置有支撑脚，所述保温筒外壳体的桶身外壁上端设置有导热油入口，所述保温筒外壳体的内部设置有导热油保温层，所述导热油保温层的内部设置有保温层，所述保温层的内部设置有石英坩埚，所述石英坩埚的内部设置有加热元件，所述加热元件的内部位于联轴器的下方设置有石墨坩埚，所述石墨坩埚的下方设置有坩埚底座，所述坩埚底座的下方设置有中心轴，所述中心轴的左右两侧设置有固定支架,所述固定支架的下方设置有夹持座，所述保温筒顶座的上方设置有电机，所述电机的下方设置有电机转轴，所述电机转轴的下方设置有固定横梁，所述电机转轴的底端位于固定横梁的中间位置处设置有中心轴承，所述中心轴的底端设置有轴承，所述保温筒顶座的底端设置有顶座螺块，所述顶座螺块的下方位于保温筒外壳体的顶端位置处设置有保温筒螺槽，所述加热元件和电机均匀外部电源电性连接。

优选的，所述电机与石英坩埚之间通过中心轴承转动连接，所述电机与中心轴承之间通过电机转轴转动连接，所述石墨坩埚的顶端与中心轴承之间通过联轴器转动连接，所述石墨坩埚的底端与石英坩埚之间通过中心轴和轴承转动连接。

优选的，所述保温层与保温筒外壳体之间一体成型，所述保温层的材料为岩棉、矿渣棉、玻璃棉和微孔硅酸钙的混合物。

优选的，所述导热油保温层位于保温层的外部，所述导热油保温层将保温层完全包裹，所述导热油保温层位于保温层通过导热油入口添加导热油进行保温。

优选的，所述顶座螺块与保温筒顶座一体成型，所述保温筒顶座与保温筒外壳体之间通过顶座螺块和保温筒螺槽螺纹拆卸连接，所述保温筒顶座与保温筒外壳体的固合处通过密封圈密封连接。

优选的，所述石英坩埚的顶端与固定横梁之间通过中心轴承转动连接，所述石英坩埚位于保温筒外壳体的内部，所述石英坩埚紧贴保温筒外壳体的内壁，两者的距离在1cm-2cm之间。

优选的，所述测压口包括压力表和泄压阀，所述测压口的左侧设置有泄压阀，所述测压口与泄压阀之间通过螺栓固定连接，所述泄压阀的左侧设置有压力表，所述泄压阀与压力表之间焊接固定。

本发明还提供了一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚的使用方法，包括以下步骤：

s1、将多品硅放入到石墨坩埚中；

s2、将保温筒顶座与保温筒盖好，通过密封圈进行密封；

s3、将导热油从导热油入口添加到导热油保温层内，加满后关闭入口阀门；

s4、打开电源开关，让坩埚内开始加热，对多品硅进行加热处理；

s5、电机通过转轴带动坩埚进行转动，让多品硅受热均匀；

s6、对多品硅加工处理后，通过保温筒对其进行保温处理即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过在热场坩埚外部设置有一个保温筒密封腔，通过密封圈，保温层和导热油保温层为热场坩埚设置了一个保温结构层，通过保温筒内的密封性和导热油的比热容，来降低工艺生产过程中的热量流失，从而达到节能保温的作用。

2.通过热场坩埚上设置电机、中心轴承、联轴器和坩埚的相互配合，可以让在对石墨坩埚进行加热制备多晶硅时，石墨坩埚可以进行匀速转动，让受热更加均匀，避免出现一边晶体已经热熔，一边还没有反应的情况发生，从而达到降低物耗能耗的目的。

综上所述，该装置解决了原有热场坩埚不具有保温结构导致保温性较差的问题，同时因为增加装置的保温性，还能降低生产过程中的能源消耗问题，而且旋转式加热，不仅受热均匀，同时也减少物耗能耗，可以降低产品的生产成本，从而提高竞争力。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的电机传动结构示意图；

图3为本发明的保温筒顶座与保温筒接口结构示意图；

图4为本发明的测压口结构示意图；

图5为本发明的使用方法流程图；

图中：1-控制阀、2-联轴器、3-保温筒顶座、4-测压口、5-密封圈、6-石墨坩埚、7-坩埚底座、8-加热元件、9-固定支架、10-石英坩埚、11-中心轴、12-引流口、13-支撑脚、14-夹持座、15-保温层、16-导热油保温层、17-保温筒外壳体、18-导热油入口、19-固定手环、20-高温计、21-电机转轴、22-电机、23-中心轴承、24-固定横梁、25-轴承、26-顶座螺块、27-保温筒螺槽、28-压力表、29-泄压阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明提供一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚技术方案：包括保温筒顶座3和保温筒外壳体17，保温筒外壳体17的上方设置有保温筒顶座3，保温筒顶座3的两端设置有固定手环19，保温筒顶座3的顶端中间位置处设置有控制阀1，控制阀1的左下方设置有高温计20，控制阀1的右下方设置有测压口4，控制阀1的下方位于保温筒顶座3的内部设置有联轴器2，保温筒顶座3与保温筒外壳体17的固接处设置有密封圈5，保温筒外壳体17的底端中间位置处设置有引流口12，引流口12的左侧设置有支撑脚13，保温筒外壳体17的桶身外壁上端设置有导热油入口18，保温筒外壳体17的内部设置有导热油保温层16，导热油保温层16的内部设置有保温层15，保温层15的内部设置有石英坩埚10，石英坩埚10的内部设置有加热元件8，加热元件8的内部位于联轴器2的下方设置有石墨坩埚6，石墨坩埚6的下方设置有坩埚底座7，坩埚底座7的下方设置有中心轴11，中心轴11的左右两侧设置有固定支架9,固定支架9的下方设置有夹持座14，保温筒顶座3的上方设置有电机22，电机22的下方设置有电机转轴21，电机转轴21的下方设置有固定横梁24，电机转轴21的底端位于固定横梁24的中间位置处设置有中心轴承23，中心轴11的底端设置有轴承25，保温筒顶座3的底端设置有顶座螺块26，顶座螺块26的下方位于保温筒外壳体17的顶端位置处设置有保温筒螺槽27，加热元件8和电机22均匀外部电源电性连接。

在本发明中，可以让电机22带动石英坩埚10进行转动，电机22与石英坩埚10之间通过中心轴承23转动连接，电机22通过转轴可以带动中心轴承23进行转动，电机22与中心轴承23之间通过电机转轴21转动连接，为了使得石墨坩埚6在保温筒上可以稳定固定的同时，又可以进行转动，石墨坩埚6的顶端与中心轴承23之间通过联轴器2转动连接，石墨坩埚6的底端与石英坩埚10之间通过中心轴11和轴承25转动连接。

在本发明中，为了减少在工艺制备过程中热量的损失，达到保温的效果，保温层15与保温筒外壳体17之间一体成型，保温层15的材料为岩棉、矿渣棉、玻璃棉和微孔硅酸钙的混合物。

在本发明中，利用导热油较高的比热容，可以对保温筒进行保温，降低能耗，导热油保温层16位于保温层15的外部，导热油保温层16将保温层15完全包裹，导热油保温层16位于保温层15通过导热油入口18添加导热油进行保温。

在本发明中，为了温筒顶座3和顶座螺块26之间的稳定性，顶座螺块26与保温筒顶座3一体成型，对保温筒顶座3与保温筒外壳体17之间为了方便进行拆卸，保温筒顶座3与保温筒外壳体17之间通过顶座螺块26和保温筒螺槽27螺纹拆卸连接，为了保证闭合处的密封性，保温筒顶座3与保温筒外壳体17的固合处通过密封圈5密封连接。

在本发明中，石英坩埚10与固定横梁24能够固定的同时，又可以进行转动，石英坩埚10的顶端与固定横梁24之间通过中心轴承23转动连接，石英坩埚10位于保温筒外壳体17的内部，为了石英坩埚10转动时不会碰触到保温筒，同时确保保温性能，石英坩埚10紧贴保温筒外壳体17的内壁，两者的距离在1cm-2cm之间。

在本发明中，为了设备的使用安全性，可以随时对气压进行检查和调整，测压口4包括压力表28和泄压阀29，测压口4的左侧设置有泄压阀29，测压口4与泄压阀29之间通过螺栓固定连接，泄压阀29的左侧设置有压力表28，泄压阀29与压力表28之间焊接固定。

根据说明书附图5所示，一种多品硅用具有保温结构的热场坩埚的使用方法，包括以下步骤：

s1、将多品硅放入到石墨坩埚6中；

s2、将保温筒顶座3与保温筒盖好，通过顶座螺块26和保温筒螺槽27螺纹可以拆卸连接，通过密封圈5进行密封，保证良好的密封性；

s3、将导热油从导热油入口18添加到导热油保温层16内，加满后关闭入口阀门，可以提高热场坩埚的保温性能；

s4、打开电源开关，通过加热元件8，让坩埚内开始加热，通过对多品硅进行加热处理；

s5、电机22通过转轴带动坩埚进行转动，让多品硅受热均匀；

s6、对多品硅加工处理后，通过保温筒对其进行保温处理即可。

本发明在具体使用时，先将需要处理的多品硅放入到石墨坩埚6中，然后将保温筒顶座3通过顶座螺块26和保温筒螺槽27与温筒外壳体17固定好，通过密封圈5进行密封，然后检查热油保温层16内的导热油情况，如需添加，可以将导热油从导热油入口18加入，然后打开电源开关，通过加热元件8对石墨坩埚6内进行加热，多品硅进行加热处理，电机22通过中心轴承11带动坩埚进行转动，让多品硅受热均匀，对多品硅加工处理后，通过保温筒内的保温层15和导热油保温层16对其进行保温处理即可，设备在工作过程中，高温计20检测温度，压力表28进行压力检测，必要时通过泄压阀29降压，保证设备的安全性，使用结束后，关闭电源。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。